1-4 TỔNG QUAN VỀ HÀM LOGIC CƠ BẢN

Ba yếu tố logic AND, OR và NOT có thể được kết hợp để hình thành nên mạch logic phức tạp hơn. Những mạch logic này dùng để thực hiện nhiều chức năng hữu dụng và được dùng để tạo nên những hệ thống số hoàn chỉnh. Một số hàm logic thường dùng là so sánh, số học, chuyển mã, mã hóa, giải mã, chọn dữ liệu, lưu trữ và đếm.

Sau khi hoàn thành phần này, bạn sẽ có thể:

· Chỉ ra 9 loại hàm logic cơ bản

· Mô tả bộ so sánh độ lớn

· Liệt kê 4 hàm đại số

· Mô tả bộ cộng

· Mô tả bộ mã hóa

· Mô tả bộ giải mã

· Mô tả bộ chọn kênh và bộ phân kênh

· Phát biểu quá trình lưu trữ dữ liệu được thực hiện như thế nào

· Mô tả bộ đếm

Hàm so sánh

So sánh độ lớn được thực hiện bởi một mạch logic được gọi là bộ so sánh, được đề cập ở chương 6. Bộ so sánh so sánh hai đại lượng và chỉ ra chúng có bằng nhau hay không. Chẳng hạn, bạn có hai số và muốn biết chúng có bằng nhau hay không, nếu không bằng, cái nào lớn hơn. Hàm so sánh được biễu diễn trong hình 1-19. Một số ở dạng nhị phân (được biễu diễn bởi những mức logic) được đưa tới đầu vào A và số còn lại được đưa tới đầu vào B. Đầu ra chỉ ra mối quan hệ của hai số

bằng cách tạo ra mức cao ở dây đầu ra thích hợp. Giả sử rằng biễu diễn nhị phân của 2 được đưa tới đầu vào A và biễu diễn nhị phân của 5 được đưa tới đầu vào B. (Chúng ta sẽ thảo luận về biễu diễn nhị phân của số và kí tự trong chương 2.) Mức cao sẽ xuất hiện ở đầu ra A<B, chỉ ra mối quan hệ của hai số (2 nhỏ hơn 5). Mũi tên rộng biễu diễn một nhóm các dây song song mà những bit được truyền trên đó.

Các hàm số học

Cộng Phép cộng được thực hiện bởi một hàm logic được gọi là bộ cộng, được đề cập trong chương 6. Một bộ công công hai số nhị phân (ở đầu vào A và B cùng với đầu vào mang số nhớ C_in) và tạo ra đầu ra tổng () và đầu ra mang số nhớ (C_out) , như được biễu diễn trong hình 1-20(a). Hình 1-20(b) minh họa phép công 3 và 9. Bạn biết rằng tổng sẽ là 12; bộ cộng chỉ ra kết quả này bằng cách tạo ra 2 ở đầu ra tổng và 1 ở đầu ra mang số nhớ. Giả sử rằng đầu vào mang số nhớ trong ví dụ này bằng 0.

Trừ Trừ cũng được thực hiện bởi một mạch logic. Bộ trừ đòi hỏi 3 đầu vào: hai số được trừ cho nhau và đầu vào mang số mượn. Hai đầu ra là đầu ra hiệu và đầu ra mang số mượn. Chẳng hạn, khi lấy 8 trừ 5 mà không có đầu vào mượn, hiệu sẽ là 3 và không có đầu ra mượn. Bạn sẽ thấy trong chương 2 cách mà bộ trừ có thể được thực hiện bằng bộ cộng bởi vì trừ chỉ đơn giản là trường hợp riêng của cộng.

Nhân Nhân được thực hiện bởi một hàm logic được gọi là bộ nhân. Khi nhân cần phải có hai số vì vậy bộ nhân có hai đầu vào. Đầu ra của bộ nhân là tích. Bởi vì phép nhân đơn giản là một chuỗi các phép cộng với sự dịch chuyển vị trí của các tích thành phần, nên nó có thể được thực hiện bằng bộ cộng kết hợp với các mạch khác.

Chia Phép chia được thực hiện bằng một chuỗi các phép trừ, so sánh và dịch chuyển, và do đó nó có thể được thực hiện bằng bộ cộng cùng với các mạch khác.. Bộ chia cần hai đầu vào, và đầu ra của nó là thương và phần dư.

Hàm chuyển mã

Mã là tập hợp các bit được sắp xếp theo một dạng nào đó và được dùng để biểu diễn thông tin nào đó. Bộ chuyển mã thay đổi một dạng thông tin được mã hóa thành một dạng được mã hóa khác. Ví dụ như chuyển đổi qua lại giữa mã nhị phân sang các mã khác như mã BCD và mã Gray. Những loại mã khác nhau được đề cập trong chương 2 và bộ chuyển mã được đề cập trong chương 6.

Hàm mã hóa

Hàm mã hóa được thực hiện bởi một mạch logic được gọi là bộ mã hóa, được đề cập trong chương 6. Bộ mã hóa chuyển thông tin, chẳng hạn như số nhị phân hoặc các kí tự chữ cái sang một số dạng được mã hóa. Chẳng hạn, có một loại bộ mã hóa chuyển mỗi số thập phân từ 0 đến 9 sang mã nhị phân tương ứng. Mức cao ở đầu vào ứng với một số thập phân nào đó tạo ra những mức logic biễu diễn mã nhị phân thích hợp trên những dây đầu ra.

Hình 1-21 là ví dụ minh họa bộ giải mã được dùng để chuyển (mã hóa) các số nhập từ bàn phím sang mã nhị phân để các mã nhị phân này có thể được xứ lí bởi các mạch tính toán.

Hàm giải mã

Hàm giải mã được thực hiện bởi một mạch logic được gọi là mạch giải mã, được đề cập trong chương 6. Bộ giải mã chuyển những thông tin được mã hóa, chẳng hạn như số nhị phân sang dạng không được mã hóa (chẳng hạn như dạng thập phân). Ví dụ, có một loại mạch giải mã chuyển mã nhị phân 4 bit thành số thập phân tương ứng.

Hình 1-22 minh họa một loại bộ giải mã được dùng để kích hoạt mã 7 đoạn. Mỗi đoạn hiển thị được nối với một dây đầu ra của bộ giải mã. Khi một mã nhị phân nào đó xuất hiện ở đầu vào của bộ giải mã, những dây đầu ra tương ứng được kích hoạt và làm phát sáng những đoạn trên màn hình để trưng bày số thập phân tương ứng với mã nhị phân.

Hàm chọn dữ liệu

Hai loại mạch chọn dữ liệu là bộ chọn kênh và bộ phân kênh. Bộ chọn kênh hoặc mux là mạch logic chuyển dữ liệu số từ vài dây đầu vào đến một dây đầu ra trong một khoảng thời gian nào đó. Về mặt chức năng, bộ chọn kêng có thể được biễu diễn bằng hoạt động của một công tắc điện tử kến nối liên tục mỗi dây đầu vào đến dây đầu ra. Bộ phân kênh (demux) là một mạch điện tử chuyển dữ liệu số từ một dây đầu vào đến vài dây đầu ra trong khoảng thời gian nào đó. Về bản chất, bộ phân kênh ngược với bộ dồn kênh.

Phân kênh và dồ kênh được sử dụng khi dữ liệu từ vài nguồn được truyền trên một dây đến những vị trí ở xa và được phân phát lại cho vài nơi khác nữa. Hình 1-23 minh họa loại ứng dụng này, ở đây dữ liệu số từ ba nguồn được gửi ra ngoài qua một dây đến ba địa điểm khác nhau.

Trong hình 1-23, dữ liệu từ đầu vào A được nối với dây đầu ra trong khoảng thời gian và được truyền tới bộ phân kênh. Bộ phân kênh kết nốic húng với đầu ra D. Sau đó, trong khoảng thời gian , bộ chọn kênh chuyển đến đầu vào B và bộ phân kênh chuyển đến đầu ra E. Trong khoảng thời gian , bộ chọn kênh chuyển đến đầu vào C và bộ phân kênh chuyển đến đầu ra F.

Tóm lại, trong khoảng thời gian thứ nhất, dữ liệu đầu vào A đến đầu ra D. Trong khoảng thời gian thứ hai, dữ liệu ở đầu vào B đến đầu ra E. trong khoảng thời gian thứ ba, dữ liệu từ đầu vào C đi đến đầu ra F. Sau đó, chuỗi này được lặp lại. Bởi vì thời gian được chia giữa số nguồn và số nơi đến ở đây mỗi cái có thứ tự gửi và nhận dữ liệu của nó, nên quá trình này được gọi là chọn kênh phân thời (Time division multiplexing-TDM).

Hàm lưu trữ

Lưu trữ là một hàm cần thiết trong đa số các hệ thống số, và mục đích của nó là nhằm giữ lại thông tin nhị phân trong một khoảng thời gian. Một số thiết bị được dùng để lưu trữ ngắn hạn và một số được dùng để lưu trữ dài hạn. Một thiết bị lưu trữ có thể nhớ một bit hoặc một nhóm các bit trong thời gian dài nếu cần. Những loại thiết bị lưu trữ thông dụng là Flip-lop, thanh ghi, bộ nhớ bán dẫn, đĩa từ, băng từ và đĩa quang (CD).

Flip-lop Flip-lop là một mạch logic lưỡng ổn (hai trạng thái ổn định) có thể lưu trữ mỗi lần một bit, hoặc là 1 hoặc là 0. Đầu ra của flip-lop sẽ chỉ định bit nào được lưu trữ. Đầu ra cao chỉ định 1 được lưu trữ và đầu ra thấp chỉ định 0 được lưu trữ. Flip-lop cũng được thực hiện bởi những mạch logic và được đề cập đến trong chương 7.

Thanh ghi Thanh ghi được tạo nên bằng cách kết hợp vài Flip-lop để cho có thể lưu trữ được những nhóm bit. Chẳng hạn, thanh ghi 8 bit được tạo thành từ 8 flip-lop. Cùng với việc lư trữ bit, thanh ghi có thể được dùng để dịch chuyển bit từ một ví trí đến một vị trí khác trong thanh ghi hoặc ngoài thanh ghi đến một mạch khác; do đó, những thiết bị này được gọi là thanh ghi dịch. Thanh ghi dịch được đề cập trong chương 9.

Hai loại thanh ghi dịch cơ bản là nối tiếp và song song. Những bit được lưu trữ trong thanh ghi dịch nối tiếp chị một lần một lúc, như được minh họa trong hình 1-24.

Những bit được lưu trong thanh ghi song song đồng thời từ các dây song song, như được biễu diễn trong hình 1-25.

Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ bán dẫn là một thiết bị thường được dùng để lưu trữ một số lượng lớn bit. Trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM), dữ liệu nhị phân được lưu trữ vĩnh cửu hoặc bán vĩnh cửu và không thể thay đổi được dễ dàng. Trong bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), dữ liệu nhị phân được lưu tạm thời và có thể được thay đổi dễ dàng. Bộ nhớ được đề cập trong chương 10.

Bộ nhớ từ Bộ nhớ đĩa từ được dùng để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu nhị phân. Ví dụ về loại này là đĩa mềm được dùng trong máy tính và ổ cứng của máy tính. Đĩa từ quang học dùng chùm laser để lưu trữ và lấy lại dữ liệu. Băng từ vẫn còn được dùng trong những ứng dụng nhớ và để phục hồi dữ liệu từ các thiết bị lưu trữ khác.

Hàm đếm

Hàm đếm rất quan trọng trong hệ thống số. có nhiều loại bộ đếm số, nhưng mục đích cơ bản của nó là đếm những những sự kiện được biễu diễn bởi sự thay đổi mức hoặc xung. Để đếm, bộ nhớ phải nhớ số hiện tại để nó có thể đi đến số thích hợp tiếp theo trong dãy. Do đó, khả năng lưu trữ là một đặc tính quan trọng của tất cả các bộ đếm, và những flip-lop thường được dùng để thực hiện chúng. Hình 1-26 minh họa ý tưởng cơ bản của hàm đếm. Bộ đếm được đề cập trong chương 8.

Câu hỏi phần 1-4

· Bộ so sánh là gì ?

· Bốn hàm số học cơ bản là gì ?

· Mô tả sự mã hóa và cho ví dụ

· Mô tả sự giải mã và cho ví dụ

· Giải thích mục đích chính của bộ chọn kênh và phân kênh

· Nêu tên bốn loại thiết bị lưu trữ

· Bộ đếm là gì